伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）与哥伦比亚大学牵头的一项新研究识别出海洋浮游植物释放的一组多样化小分子。研究人员称，这些分子可为海洋微生物提供能量，并在地球碳循环中发挥作用。尽管科学界已知碳在表层海洋由浮游植物及其他微生物构成的网络中流动，但具体由哪些化合物承担这一“交换媒介”长期不清楚，原因在于相关分子体积小、在咸水中难以检测，且往往在生成后迅速被消耗。

相关成果已发表于《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）。

研究指出，浮游植物通过光合作用吸收二氧化碳并转化为有机碳。该过程每年在阳光照射的表层海洋中转移数百亿吨碳，并为大气提供氧气，凸显表层海洋在调节地球碳循环中的重要作用。

据共同第一作者、前WHOI博士后研究员、现任旧多米尼恩大学的朱玉婷介绍，团队在受控条件下培养了6种代表主要海洋浮游植物类群的浮游植物，提供其生长所需的养分与光照，并使用WHOI开发的化学标记方法，量化这些微生物释放的生物可利用小分子组成。

研究估算，这些化合物在浮游植物释放的溶解有机碳中占比最高可达23%，可能支撑全球海洋微生物代谢的相当一部分。

研究还发现，不同浮游植物种类释放的代谢物组合存在差异，既包括含碳分子，也包括含氮、磷、硫的化合物。研究人员指出，许多细菌在可摄取分子类型上具有选择性，因此浮游植物提供的不同“化学菜单”可能影响不同海域中哪些微生物群落更易繁荣。

共同作者、哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站地球与环境科学教授索尼娅·迪尔曼表示，这些结果有助于揭示表层海洋微生物之间所传递“化学货币”的组成。她称，通过识别浮游植物产生的这些分子，科学家可进一步构建更贴近实际的模型，以描绘海洋微生物群落如何循环数十亿吨碳。

为评估更广泛影响，研究团队还包括麻省理工学院和海洋生物实验室的研究人员，将实验室测量与全球生态系统建模结合。模型结果显示，浮游植物衍生的代谢物可能满足表层海洋中最丰富的细菌类群之一SAR11每日碳需求的5%。

该研究属于“微生物星球化学货币中心”的工作范畴。该中心聚焦小分子如何调控地球生态系统中微生物之间的相互作用。中心主任、WHOI高级科学家伊丽莎白·库雅温斯基表示，理解这些交换过程至关重要，因为地球碳循环的很大一部分通过这一微生物系统完成，但相关机制仍未被完全掌握。

研究团队表示，后续将进一步考察营养限制、温度变化与海洋酸化等环境条件如何改变浮游植物释放的分子组成，以及微生物群落对这些“化学货币”的响应方式。